BÀI 36. METAN
I. LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM
A. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN, TÍNH CHẤT VẬT LÍ
Trong tự nhiên, metan có nhiều trong các mỏ khí (khí thiên nhiên), trong mỏ dầu (khí mỏ dầu hay khí đồng hành), trong các mỏ than (khí mỏ than), trong bùn ao (khí bùn ao), trong khí bio gaz.
Metan là chất khí, không màu, không mùi, nhẹ hơn không khí và tan rất ít trong nước.
B. CẤU TẠO PHÂN TỬ
Trong phân từ metan chỉ có liên kết đơn, công thức cấu tạo của metan:
Þ Ta thấy trong phân tử metan có 4 liên kết đơn.
C. TÍNH CHẤT HÓA HỌC
1. Tác dụng với oxi:
Khi đốt trong oxi, metan cháy tạo thành khí CO2 và H2O, tỏa nhiều nhiệt.
CH4(k) + 2O2(k) \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) CO2(k) + 2H2O(h)
2. Tác dụng với clo khi có ánh sáng:
CH4(k) + Cl2(k) \(\xrightarrow{a/s}\) HC1(k) + CH3Cl(k)
(metyl clorua)
Ở phản ứng này, nguyên tử H của metan được thay thế bởi nguyên tử Cl, vì vậy được gọi là phản ứng thế.
D. ỨNG DỤNG
- Metan cháy tỏa nhiều nhiệt nên được đùng làm nhiên liệu.
- Metan là nguyên liệu dùng điều chế hiđro theo sơ đồ:
Metan + H2O \(\xrightarrow{{{t}^{o}},xt}\) cacbon đioxit + hiđro
- Metan còn được dùng để điều chế bột than và nhiều chất khác.
II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP
1. Phương pháp giải bài tập đốt cháy metan
- Ghi nhớ phản ứng đốt cháy metan: CH4(k) + 2O2(k) \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) CO2(k) + 2H2O(h)
- Sử dụng thành thạo việc tính theo phương trình phản ứng và một số công thức tính toán thường gặp: \(n=\frac{m}{M};\,V=n.22,4\)
- Công thức tính nhanh mol CH4: nCH4 = nH2O - nCO2
2. Phương pháp giải bài tập phản ứng thế
- Ghi nhớ phản ứng thế: CH4(k) + Cl2(k) \(\xrightarrow{a/s}\) HC1(k) + CH3Cl(k)
- Sử dụng thành thạo việc tính theo phương trình phản ứng và một số công thức tính toán thường gặp: \(n=\frac{m}{M};\,V=n.22,4\)
III. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA
Bài 1 (trang 116 SGK Hoá học 9):
Trong các khí sau: CH4 , H2, Cl2, O2.
a) Những khí nào tác dụng với nhau từng đôi một?
b) Hai khí nào khi trộn với nhau tạo ra hỗn hợp nổ?
Hướng dẫn giải:
a) Các chất khí tác dụng với nhau từng đôi một CH4 và O2, H2 và O2; H2 và Cl2; CH4 và Cl2:
CH4 + 2O2 \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) CO2 + 2H2O
2H2 + O2 ® 2H2O
H2 + Cl2 ® 2HCl
CH4 + Cl2 \(\xrightarrow{a/s}\) CH3Cl + HCl
b) Hai khí trộn với nhau tạo ra hỗn hợp nổ: CH4 và O2; H2 và O2.
CH4 + O2 \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) CO2 + 2H2O
2H2 + O2 \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) 2H2O.
Bài 2 (trang 116 SGK Hoá học 9):
Trong các phương trình hóa học sau, phương trình hóa học nào viết đúng? Phương trình hóa học nào viết sai?
a) CH4 + Cl2 \(\xrightarrow{a/s}\) CH2Cl2 + H2;
b) CH4 + Cl2 \(\xrightarrow{a/s}\) CH2 + 2HCl;
c) 2CH4 + Cl2 \(\xrightarrow{a/s}\) 2CH3Cl + H2;
d) CH4 + Cl2 \(\xrightarrow{a/s}\) CH3Cl + HCl;
Hướng dẫn giải:
Phương trình hóa học viết đúng là trường hợp d.
Bài 3 (trang 116 SGK Hoá học 9):
Đốt cháy hoàn toàn 11,2 lít khí metan (đktc). Hãy tính thể tích khí oxi cần dùng và thể tích khí cacbonic tạo thành. Biết thể tích các khí đo ở đktc.
Hướng dẫn giải:
nCH4 = 0,5 mol
Phương trình phản ứng:
\(\begin{align} & C{{H}_{4}}~+\text{ }2{{O}_{2}}~\xrightarrow{{{t}^{o}}}C{{O}_{2}}~+\text{ }2{{H}_{2}}O \\ & 0,5\to \,1\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\to \,\,\,\,\,0,5\,mol \\ \end{align}\)
Þ VO2 = 1 . 22,4 = 22,4 lít.
Þ VCO2 = 0,5 . 22,4 = 11,2 lít.
Bài 4 (trang 116 SGK Hoá học 9):
Có một hỗn hợp khí gồm CO2 và CH4. Hãy trình bày phương pháp hóa học để:
a) Thu được khí CH4.
b) Thu được khí CO2.
Hướng dẫn giải:
a) Thu được khí CH4:
Dẫn hỗn hợp khí qua dung dịch Ca(OH)2 dư, khí CO2 bị giữ lại do khí CO2 tác dụng với Ca(OH)2 dư tạo ra CaCO3, khí bay ra khỏi dung dịch là CH4.
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O
b) Thu được khí CO2:
Sau khi thu lấy metan, lấy kết tủa, rửa sạch cho tác dụng với dung dịch HCl loãng sẽ thu được khí CO2.
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2↑ + H2O
Trên đây là gợi ý bài Metan Hóa 9 mà ICAN soạn thảo. Cảm ơn bạn đã theo dõi và chia sẻ nhé. Chúc các bạn học vui vẻ